1、岩溶区路线方案选择
1.1、岩溶地区路线方案总体设计原则
岩溶对公路工程的危害是多方面的,为减轻或避免这些危害,公路的线位的比选是重要的战略性问题。
1.1.1、路线尽可能绕避岩溶强烈发育地段,如密布的岩溶漏斗区、岩溶洼地的漏水部位。若因地形条件其他控制性因素不能绕避时,设计应坚持尽快通过岩溶强烈发育区的原则,缩短在岩溶强烈发育区的路线长度。
1.1.2、路线尽可能避免与可溶岩地段断层构造相重叠或近距离平行,尽可能减少的岩溶工程处治费用。这些地段岩层破碎,岩溶普遍存在。
1.1.3、路线尽可能避免与溶蚀沟谷的岩溶泉出露线重叠。溶蚀沟谷的地下岩溶发育,线状展布的岩溶泉之下存在地下暗河的概率较大。路线宜选择山腰线、山脊线,这些地段的岩溶概率要小得多。
1.1.4、路线尽可能绕避土洞发育区。土洞发育区一般具备以下条件:地形为低洼岩溶洼地或溶蚀沟谷,可溶岩之上的黏性类土的覆盖层较厚,地下水在覆盖层内的升降变化幅度加大。
1.1.5 线路绕避网状洞穴和巨大空洞区。除了较大范围内岩溶发育极强或强烈地段的线路方案选择问题,局部的或个体的岩溶大洞穴危害,特别是对于桥梁桩基基坑的承载力和稳定性,也会控制着线路位置的选择,制约施工的难度和高额的成本。
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1.2、特殊岩溶地形、地貌单元线路位置的选择与评价 1.2.1 孤峰平原区的线路选择
该区特点:地势开阔,起伏平缓,点缀着孤峰残丘,低洼平坦地带有较多的土层覆盖,地表岩溶不发育,地表水丰富,地下水位埋藏浅,有的多具有统一水面。
岩溶地质问题:即地下水位下降引起的地面塌陷及岩溶水的侵袭,影响基础稳定。如果出现多次或突然的地面塌陷,给公路行车及其建(构)筑物带来很大的危害,也为整治带来极大的困难。
路线方案:
(1) 线路避开取水点可能形成的最大下降漏斗范围
在抽水形成的降落漏斗范围内,由于水力坡降大、地下水流速快,水动力作用强烈,有利于真空吸蚀作用而形成塌陷,尤其在抽水点附近,更有利于发生塌陷,线路避开取水点愈远愈有利。
(2) 线路选在覆盖土层较厚的地段
当覆盖土层较厚时,有形成平衡拱的作用,不易发生塌陷,或者塌陷不易发展到地面。如果坍塌的洞穴小,埋藏深,土层也厚,则塌陷后也不容易发展到地面。根据已有的地面塌陷和浅埋隧道围岩土体坍方高度等资料,一般当覆盖土厚度大于15m时,塌陷发生次数相对较少,规模也相对较小。因此,将线路选在较厚土层地段,可减少塌陷的威胁。
(3) 线路远离构造线或以最大交角通过
塌陷发生根本原因在于基岩中有岩溶存在,岩溶愈发育,塌陷的
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可能性和规模就愈大。而岩溶发育程度与褶皱轴和断裂带有关,且沿构造线的延伸方向较为发育。因此,陷穴也沿构造线展布而长度大于宽度。例如,一般陷穴沿背斜轴向的分布较常见,其长度等于宽度的三倍。因此,线路远离构造线或大交角通过是有利的。
(4) 设计线路标高要高于最高地下水位或降低线路标高于基岩中挖方通过
当地下水位季节变动幅度位于覆盖与基岩面间时,如填方地段覆盖土层较薄或挖方地段剩余土层较薄时,容易造成表土塌陷和基底软化而影响路基稳定。这时线路标高既可考虑高于最高地下水位,作路堤或路堑,也可降低线路标高于基岩中作挖方通过。
(5) 提高坡度,以填方通过
这不仅是地形和排水的需要,也为克服塌陷病害创造条件。随着工农业的发展,取用岩溶平原地下水是不可逆转的趋势。从长远观点分析,今后因地下水位下降造成地面塌陷是不可避免的,而且多数是公路建设在先,开采地下水在后,在此地区宜以填方通过,力求保留原覆盖土层厚度,以减少塌陷危害,并有利于事后对塌陷的处理。
1.2.2 峰林(峰丛)谷地及溶丘洼地区的线路选择
该区特点:是与峰丛、峰林同时期形成的一种负地貌类型。平面形态为圆形或椭圆形,长轴多沿构造线而发育。
岩溶地质问题:洼地、谷地与溶丘、峰丛、峰林相间并存,洼地、谷地普遍具有松散覆盖土层,且分布有漏斗、落水洞和岩溶泉,雨季积水成塘,洼地或谷地间的垭口往往是断裂破碎带,其下常发育有暗
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河。结合岩溶地质条件,选线时须考虑如下情况:
(1) 线路靠山,标高应高于最大洪水位
就地形条件而言,线路走行过高,势必出现高填方或大桥,线路位于谷底,则又出现大挖方或隧道、或受岩岩溶积水危害。就岩溶地质而言,位于洼地中的线路因洼地内松散土层浸水引起路基沉陷、坍滑,雨季积水、消水和冒水危害路基,或地下水位下降引起地面塌陷影响路基稳定等。因此,线路沿洼地、谷地的边缘、靠山边路肩标高高于最大洪水位是适宜的。同时,线路靠山,以填石路堤通过,可避免岩溶泉的危害,路基是稳定的。
(2)线路避开垭口中心,选在地质条件好的一侧
垭口是选线的控制点,但却是工程地质的薄弱之处,所以垭口位置是线路工程利弊权衡的焦点。事实证明,垭口中心的线路工程不是挖方边坡过高岩石破碎而引起坍方,就是隧道因地形地质不良进出洞困难,甚至洞顶薄而坍陷。垭口处常有洞穴、暗河,造成基底不稳定或雨季路基被淹没等后患。将线路选在地质较好的一侧是有利的。
1.2.3通过分水岭地区的线路选择
线路通过分水岭地区,应注意选择在如下的部位: (1)线路选在地下水分水岭地带通过
对于西南岩溶山丘广大地区而言,由倾斜的碳酸盐岩与非碳酸盐岩组成的地形分水岭,其走向常常与构造线一致。岩溶水为适应横向谷作与构造线一致的纵向运动,而形成的纵向岩溶水的地下分水岭,此分水岭与地形分水岭(或褶皱轴)垂直,岩溶发育相对微弱。因此,
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线路可选在地下水分水岭地带通过,以避开或减轻岩溶及岩溶水的威胁。
(2)线路平面位置选在岩溶负地形间通过
岩溶负地形、地面上有洼地、陷穴、漏斗、薄水洞、竖井等岩溶景观,剖面上穿越垂直渗流带或岩溶裂隙水带。
尽管要求线路穿过地下水分水岭地带,但线路是一条线状的整体工程,有时不能选在纵向岩溶水的地下分水岭地带。或者,地下分水岭位置不易查清,选择线路平面位置时无法利用,以及当由单一可溶岩组成的地形分水岭,岩溶水主要作与地形分水岭走向垂直的横向运动,因而形成了与地形分水岭一致的主要地下分水岭。这时纵向岩溶水的地下分水岭居于次要的地位,也不易查清,难以为线路平面选择所利用。因此在上述几种情况下,为避免大洞穴及涌水威胁,线路平面应选择在负地形间通过。在分水岭地区的岩溶作用及其发育特征受地壳升降运动和侵蚀基准面的制约,岩溶发育也具有垂直分带性。且垂直渗流带以垂直发育的岩溶形态为主,由于岩溶发育的继承性,上下相连,地面呈现岩溶负地形。因此,线路平面位置不仅可选其负地形间通过,剖面高程也可设在垂直渗流带中通过,避开大洞穴,雨季突然涌水及涌泥、涌沙的危害。
鉴于分水岭地区岩溶裂隙水带因水力坡度小,流速缓慢,且以裂隙水为主,故岩溶程度微弱,线路选在该带,也可避免大洞穴和大量突然涌水的威胁。
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1.2.4 山地河谷区的线路选择
河谷区指河谷岸坡坡脚与当地侵蚀基准面接近的地带。 (1) 线路选在岩溶发育较弱一岸
河谷水面是岩溶地区的侵蚀基准面或排泄基准面。但由于可溶岩出露面积和汇水面积的大小,以及构造条件等因素的影响,两岸岩溶发育常有差异。岩溶发育强烈的一岸,排泄的岩溶地下水较为集中,水动力作用强烈,对碳酸盐岩的溶蚀及机械破坏作用也就剧烈,往往发育大洞穴或多层溶洞,地表岩溶现象也较显著。雨季时排泄带暗河出口水量猛增,水位高,压力大,给工程造成危害,因此,线路应选在岩溶发育较弱的一岸。
(2) 提高线路剖面高程,离开排泄带
当线路选在排泄区一岸时,宜作外露工程(路基、桥、明洞),少作隐蔽工程(隧道)。无论那种工程,平面上远离排泄带,剖面高程越高越有利。
1.2.5 斜坡地区的线路选择.
岩溶斜坡指河谷岸坡中部至坡顶地带。岩溶河谷两岸的斜坡地区同样存在岩溶发育的差异性。因此,线路应选择在岩溶发育较弱的一岸。同时,通过斜坡地区的线路还应注意选择在如下的部位。
(1) 岩溶斜坡地区线路选择于垂直渗流带及其负地形间通过 斜坡地段的岩溶水总是以最短途径向河谷排泄,因而斜坡地段以横向岩溶水为主。每一横向岩溶水都具有一定的集水范围,尤其在山顶面更是如此。斜坡地段无论早期或现代的水平流动带与垂直渗流带
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相交处,一般有大洞穴,而现代的水平流动带地下水的运动及溶蚀作用,正属强烈阶段,可能有充水的溶洞(即暗河)等,岩溶裂隙水带因地下水可能下渗对工程不利。因此,为避开大洞穴或大量涌水的危害,将线路剖面选择在垂直带中比水平流动带优越。
位于垂直带中的线路就大洞穴和大量涌水的规模而言,虽比水平流动带有所减小,但仍有可能遇到个别的垂直洞穴和来自该垂直洞穴的涌水、涌泥、涌沙。因此,如能将线路平面选择在地面的岩溶负地形间通过,还可能避开个别垂直发育的洞穴和涌水危害。
(2)岩溶斜坡地区,线路宜靠外在安全带中通过
当上述线路走行在垂直带的负地形间通过而有困难,或地形条件不利而增大工程时,线路可走行在安全带中。
安全带是斜坡上的岩溶水最低排泄点(或河谷水边)与山顶面靠河谷最外侧的洼地、竖井等垂直岩溶形态间的地带。安全带内的岩体岩溶及岩溶水都相对微弱。因此,不仅可避开大洞穴和岩溶水的危害,线路靠外后,外露工程所揭露的洞穴也易于处理。例如,贵昆线牛坡、锅奔、锅瓦及盘西线大洼头、沙坡等地段,线路均靠外走行在安全带,作短隧道、桥梁和路基工程通过。其中除大洼头因外靠不够,隧道仍碰到一溶洞外,其余均避开了大洞穴和岩溶水,获得较好的效果。
在斜坡上,当有下伏非碳酸盐岩层且顶面为排泄基准面时,由于岩溶地下水长期受非碳酸盐岩所阻隔,在该面上逐渐溶蚀形成水平或缓坡的岩溶形态;这时可将斜坡上出露的非碳酸盐岩层面与靠河谷最外侧的垂直岩溶形态间的宽度视为安全带,线路平面选择于安全带中,
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同样可避开大洞穴和岩溶的危害。
(3)碳酸盐岩与非碳酸盐岩间互组成的斜坡地区,线路还可选择于岩溶裂隙水带中和非碳酸盐岩中通过
当碳酸盐岩与非碳酸盐岩平缓间互或下伏非碳酸盐岩出露离河水面较高时,线路既可通过上部碳酸盐岩上的安全带或垂直渗流带中,有条件时也可将线路走行于下伏非碳酸盐岩或其以下碳酸盐岩的岩溶裂隙水带中通过。
2、岩溶地区路基设计
2.1岩溶地区路基设计总体原则
2.1.1、对不汇集地表水的岩溶漏斗,采用盖板覆盖溶洞底部后再进行路基填筑(以块、片石为主)。对不汇集地表水的且覆盖土层较厚的岩溶漏斗,宜铺筑土工格栅。
2.1.2、对汇集地表水和漏水的岩溶漏斗,需先探明落水洞的大小,再设置钢筋砼竖井确保落水洞过水通畅,岩溶漏斗需用透水性的片石、块石等填实。
2.1.3、对于汇集和消散地表水的漏斗,当漏斗底部被土体覆盖,落水洞的位置、大小和特征不明时,应在施工阶段揭露漏斗底部,查明漏斗底部和掩埋的落水洞特征,在此基础上确定岩溶地基处治方案。施工图设计文件应预估这一部分清除土方费用。
2.1.4、对岩溶水的出口,应加强排水设计。当路基堵塞岩溶水的出口时,应充分论证,避免堵塞地下暗河而引发洪涝灾害。
2.1.5、应加强岩溶形态和水文条件的调查和论证。有的岩溶竖井,
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小雨时是进水通道,大雨时又是洪水排泄通道。对这类地段不是简单地保留过水通道的问题,应综合分析论证,设计方案应同时保证地表水的汇集和地下水的排泄条件。
2.1.6、当岩溶漏斗位于路基边缘时,可采用路肩墙的形式避开岩溶漏斗。
2.1.7、对路基下的空间大、埋藏浅、不过水的溶沟和溶洞,宜采用砂砾、碎片石充填;对过水的溶沟和溶洞,宜采用钢筋混泥土盖板或桥梁跨越。
2.1.8、对路基下的土洞和基岩顶板不稳定的溶洞,需采用注浆加固时,应先用砂砾或砼充填,后对未充填密实的部位进行注浆。
2.1.9、由于岩溶地区掩埋型的溶沟和溶洞具有不确定性,勘察设计阶段不可能查明每一处岩溶,在进行岩溶处治工程量计算时,应有预判性,根据岩溶发育得程度预估一定数量的岩溶地基处理工程量。
2.2 岩溶地区主要地基处理方法
地基评价不能满足稳定性要求时,需要对地基进行适当的处理。一般对地基稳定有影响的岩溶洞隙,应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析、因地制宜的采取下列处理措施:
(1)对洞口较小的洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理。 (2)对洞口较大的洞隙,宜采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上支承长度应大于梁高的1.5倍,也可采用浆砌块石等堵塞措施。
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(3)对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体,可采用灌浆加固和清爆填塞等措施。
(4)对规模较大的间隙,可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
(5)一般对地基稳定有影响的土洞,杜绝地表水渗入土层,使土洞停止发育和发展,当地质条件许可时,尽量对地下水采取截流、改道等,以阻止土洞继续发展。当土洞埋深较浅时,采用挖填和梁板跨越;对直径较小的深埋土洞,可不处理,仅在洞顶上部采用梁板跨越即可;对直径较大的深埋土洞,可采用顶部钻孔灌砂或灌碎石混凝土,以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道等方式以阻止土洞发育时,一般可采用桩基等措施。
3、岩溶地区桥梁设计
3.1 岩溶地区桥梁设计总体原则
3.1.1、在岩溶发育的地段的桥梁方案选择时,宜避免墩台基础置于断层和岩性交界附近的岩溶强烈发育带内,当岩溶发育区域较大,桥梁无法跨越时,跨径宜大不宜小,以减少桥梁基础的安全风险和处治费用。
3.1.2、当墩台下岩石埋藏较浅,溶洞顶板稳定且厚度大于5米时,荷载较小的小跨径桥梁墩台宜选择扩大基础,不宜采用桩基础。
3.1.3、当墩台下的溶洞孔径大、顶板厚度薄、顶板不稳定时,应采用桩基础穿越溶洞,桩端置于完整的岩体内,确保基础安全。
3.1.4、当墩台下的溶蚀沟槽和溶洞虽不大但密集分布的,应采用
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桩基础。
3.1.5、岩溶地区特大型桥梁的基础应进行安全性评价。
3. 2岩溶地区桥梁桩基常见病害、处理措施及桩基施工工艺
桥梁岩溶桩基施工主要病害及成因 桩基施 工阶段 病害类型 漏浆 病害产生的主因 ①疏松多孔的厚覆盖土体; ②溶洞、裂隙等岩溶形态 ①疏松多孔的厚覆盖土体; ②岩溶地下水; ③洞穴顶板被意外揭穿或揭穿裂隙通道后,孔内泥浆水头急剧下降,覆盖层由于护壁失稳而造成坍塌 桩侧或桩底发育有孤石、鹰嘴岩、半边岩、岩溶裂隙、起伏不平的基岩面、倾斜岩层、石笋等不完整岩溶形态 ①桩身存在溶沟、溶槽、溶洞或有半边溶洞侧壁侵入桩身等岩溶形态; ②钻穿溶洞顶板后,形成探头石或台阶 ①卡钻时操作不当强行提拉导致钢丝绳超负荷断裂造成; ②当溶洞较大时,如突然钻穿,因重力作用拉断钢绳 ③对钢绳检查不够,人为失误 人工挖孔桩施工时的岩溶水问题 冲孔施工时,为了保证泥浆护壁的稳定性,在清孔时也不敢轻易降低浓度,从而造成清孔困难 溶洞处的泥浆护壁失稳 溶洞处的泥浆护壁失稳 ①桩底基岩存在岩溶裂隙、小溶槽等非完整性状况 ②岩溶水 ①溶洞或裂隙相连通 ②岩溶水 塌孔、埋钻 偏孔 桩基成 孔阶段 卡钻 掉钻 降排水困难或涌砂 沉渣超标 灌桩过程中混凝土流失 夹泥断桩 桩底混凝土不密实 串孔 桩基成 桩阶段 岩溶桩基处理措施对岩溶形态的处理范围及效果 处理措施 处理范围 在岩溶裂隙型、溶洞型地质模式成孔前注浆预处理 中均可考虑应用,特别适用于溶洞与其他相邻桩基裂隙、溶洞互相连通,洞穴走向倾斜,受地下水影响的情况 处理效果 对桩周地质进行预先处理,达到阻隔地下水,同时封堵溶洞,提高桩周及桩底的完整性,减少桩基施工病害发生的频率 注意事项 在岩溶特别发育、岩溶地下水丰富地段需进行试注浆,视注浆的效果来决定是否可采用桩周预注浆技术 在溶洞充填物易流失,抛填片石、粘土等,反适用于岩溶裂隙型和小型及一般溶洞,洞穴走向水平及倾斜,地洞穴陡倾或岩溶地下封堵裂隙、溶洞,形成有效的泥浆护壁 水丰富地段,泥浆护壁有可能会失稳,给清渣和混凝土灌注成桩带来影响 预灌注混凝土处理 特别适用于大型溶洞,填充物为流塑状、洞穴陡倾,受地下水影混凝土达到一定强度后,会在桩孔周围形成如水量较大,混凝土会流失较多,需采取一定复冲击处理 下水量不大的情况 11
响较大的情况 一个圆形或半圆形围护, 可有效防止因溶洞内流塑状填充物涌入或砼流失而引起的断桩。 局部、全护筒或多层护筒处理 适用于受地下水影响,岩溶发育的各种情况,特别适用于多层溶洞形态 形成良好的护壁,避免漏浆、塌孔等病害发生 无 的混凝土速凝早强措施,也可加入一定片石 不同施工工艺组合及其适用的岩溶地质模式表 施工工艺组合形式 适用的岩溶地质模原因描述 式 对于具有较厚的覆盖层,如厚砂层、粘土层覆盖的岩溶地区桩基成孔,受地下水影响不大时,采用挖孔与钻孔相结合施工比较合适,覆盖层厚(10m 以人工挖孔+冲上)+地下水位低+复孔 杂岩溶形态 水影响的复杂岩溶形态,冲孔施工遇溶洞后出现漏浆,但不会造成大的坍塌,为处理溶洞提供了足够的时间。 冲击钻能广泛适应各种复杂的地质构造,在处理刃脚、斜面开孔、半边岩和石笋溶槽、溶沟及裂隙漏水、漏浆等情况时相对回转钻机较浅覆盖层(10m以下)容易,而且成本低。在发生漏浆时,提钻快,不易埋钻。但其缺点也十冲孔+钻孔 +地下水位高+复杂分明显:成孔事故多,进尺慢(特别是直径2500mm以上大孔),对操作熟桩径加大3~5cm,其底部应设在粘土层或风化岩层中,对其下受地下以挖孔的现浇砼护壁代替钻孔的长护筒。施工时,砼护壁内径比设计岩溶形态+完整基岩 练程度要求高,有无操作经验决定成孔的成败。而回转钻机的优点是在均质地层及高强度地层中钻进速度快,一般为冲击钻的3~5倍,成孔过程中事故少。 典型的钻冲结合成孔工艺为:先用钻机钻穿覆盖层,下完内护筒覆盖层厚(10m 以压浆后,再换冲击进行入岩施工。对覆盖层相对厚(≥10m),桩孔直钻孔+冲孔 上)+地下水位高+复径较大(≥1.5m)的情况,回转钻孔能加快施工进度,同时方便内护杂岩溶形态 筒下放。其下复杂岩溶形态用冲击钻。 浅覆盖层(10m以下)上部浅覆盖层人工挖孔,做好现浇混凝土护壁———复杂岩溶形人工挖孔+冲孔+钻孔 +地下水位在基岩附态层采用机械冲孔———底部0.5m~2m完整基岩嵌岩层采用反循环钻近变动+复杂岩溶形孔。 态+完整基岩 4、岩溶地区隧道设计
4.1 岩溶地区隧道设计总体原则
4.1.1、隧道的选址,宜避开厅堂式溶洞。
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4.1.2、隧道设计,应考虑地下暗河涌水的风险,隧道的开挖断面尽量不要与地下暗河相干扰,隧道底的设计标高应尽可能高于地下暗河顶面标高。
4.1.3、当采用充填或注浆法对隧道附近的溶洞进行处治时,应避免堵塞地下暗河。
4.1.4、岩溶地区的长大隧道应进行安全性评价。
4.2 岩溶地区隧道路线方案
4.2.1 隧道线路纵坡形式与平行导坑位置的选择
(1) 隧道纵坡形式的选择
就岩溶地下水从工程排水的观点而言,隧道纵坡形式的选择取决于通过岩溶水垂直分带的部位,地下水分水岭的位置及较为集中的涌水段(点)等。
公路隧道的纵坡设计基本为“人”字形坡、“一”字坡及单面坡三种,个别隧道也有“门”形坡及多段折线坡等。在长隧道中因排水沟坡度不得小于2‰,为减少排水沟挖方工程,一般均不设“一”字坡,除地形高程控制不得已设单面坡外,一般都设计为“人”字形坡。
据岩溶地区施工实践,隧道纵坡选择的一般原则: ① 当隧道位于地下分水岭地带时,其纵坡可自由选择。 ② 当隧道位于垂直渗流带中时,其纵坡可自由选择。 ③当隧道位于水平流动带中时,其纵坡应选择“人”字形坡。“人”字形坡变坡点(坡顶)应与进出口两端的施工分界点一致,如两端施工进度大致相等,变坡点常在隧道中部,否则在施工中将考虑反坡排
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水问题。
④当隧道位于岩溶裂隙水带时,其纵坡一般考虑“人”字形坡,以利排水。位于排泄基准面下的非碳酸盐岩时,隧道坡度可自由选择。 (2)平行导坑的位置与坡度选择
平行导坑根据预留第Ⅱ线,排水、通风及辅助施工等需要而设。从排水角度考虑,平行导坑设于地下水来向的一侧,以截流并达到疏干隧道的效果。如一个长隧道地下水来向一段左侧,一段右侧时,则平行导坑可分别设于两侧。
平行导坑坡度常与隧道坡度一致,标高低于隧道至少0.2m。平行导坑的纵坡形式也与隧道纵坡的要求相同。当需设“人”字形坡而坡顶不在中部时,则会出现反坡排水。这时为减少反坡排水的困难,施工时可采用按平行导坑原坡率顺坡延长的排水措施。隧道进口段也存在反坡排除岩溶水问题,施工时可以采用冲坡排水也可以取得良好效果。如果地下水较小,也可采用分段设集水坑,解决施工反坡排水问题。
4.2.2 隧道遇岩溶处理措施
(1)地表处理措施
岩溶隧道 ,在地表分布大大小小的溶槽、溶沟 、漏斗时,首先对地表水的水流方向 、消失位置详细了解 ,对有可能贯入隧道的岩溶漏斗,要对地表漏斗进行回填 ,回填土表面加混凝土盖 ,四周砌浆砌片石挡水墙 ,并另修水沟将原来进入漏斗的水流往别处引走 。
(2)超前地质预报
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当地质图上标明前方有断裂破碎带、不同岩层变化带时,在离掌子面后方20m 处安设TSP202地质超前预报系统 ,用地震反射波法对掌子面前方地质情况进行预测 。
洞内地质情况发生变化 、岩溶裂隙水有增大趋势时 ,及时改全断面法为正台阶法 ,当岩层进一步变化 ,破碎严重时,暂停掘进,在上台阶拱部、拱腰、拱脚处 ,用地质钻机进行水平超前地质钻探取芯 ,钻探深度40m以上 ,结合TSP202 地质预报资料 ,进行详细分析 ,制定相应方案。
(3)隧道洞内溶洞处理技术 措施
隧道在溶洞地段施工时 ,应根据设计文件有关资 料及现场实际 ,查明溶洞分布范围、类型情况 (大小、有无水,溶洞是否在发育中以及其充填物) 、岩层的稳定程度和地下水流情况 (有无长期补给来源 、雨季水量有无增长) 等 ,分别以引、堵、越、绕等措施 。
①引排水
1)当暗河和溶洞有水流时,宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后,用暗管、涵洞、小桥等设施 ,渲泄水流或开凿泄水洞 ,将水排出洞外 。
2)当水流的位置在隧道上部或高于隧道时,应在适当距离外,开凿引水斜洞 (或引水槽) 将水位降低到 隧道底部位置以下 ,再行引 排。
③堵填
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1)对已停止发育、径跨较小、无水的溶洞,可根据其与隧道相交的位置及其充填情况,采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭,根据地质情况决定是否需要加深边墙基础 。
2)拱以上空溶洞,可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固,或加设护拱顶回填的办法处理。
④跨越
当溶洞较大较深,可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上,必要时用圬工加固。
隧道在不同部位遇到溶洞的跨越措施:
1)当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞,可加深该侧的边墙基础通过 。
2)当隧道底部遇有较大溶洞并有流水时,可在隧底以下砌筑浆砌片石支墙,支承隧道结构,并在支墙内套设涵管引排洞水。
3)当隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞,不宜加深边墙基础时,可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过 。
4)当隧道中部及底部
遇有深狭的溶洞时,可加强两边墙的基础,并根据情况设置桥台架梁通过。
5)溶洞上大下小,且有部分充填物时,可将隧道顶部的充填物清除,然后在隧道底部标高以下设置钢筋混凝土横梁及纵梁 ,横梁两端嵌入岩层。
6)隧道穿过大溶洞,情况较为复杂时,可根据情况,以边墙梁及
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行车梁通过 。
⑤绕行施工
施工中遇到一时难以处理的溶洞时,可采用迂回导坑绕过溶洞区,继续进行隧道施工,再行处理溶洞。
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目 录
1、岩溶区路线方案选择 ................................................................................................................. 1
1.1、岩溶地区路线方案总体设计原则 .................................................................................. 1 1.2、特殊岩溶地形、地貌单元线路位置的选择与评价 ...................................................... 2
1.2.1 孤峰平原区的线路选择 ......................................................................................... 2 1.2.2 峰林(峰丛)谷地及溶丘洼地区的线路选择 .......................................................... 3 1.2.3通过分水岭地区的线路选择 .................................................................................. 4 1.2.4 山地河谷区的线路选择 ......................................................................................... 6 1.2.5 斜坡地区的线路选择. ......................................................................................... 6
2、岩溶地区路基设计 ..................................................................................................................... 8
2.1岩溶地区路基设计总体原则 ............................................................................................. 8 2.2 岩溶地区主要地基处理方法 ............................................................................................ 9 3、岩溶地区桥梁设计 ................................................................................................................... 10
3.1 岩溶地区桥梁设计总体原则 .......................................................................................... 10 3. 2岩溶地区桥梁桩基常见病害、处理措施及桩基施工工艺 .......................................... 11 4、岩溶地区隧道设计 ................................................................................................................... 12
4.1 岩溶地区隧道设计总体原则 .......................................................................................... 12 4.2 岩溶地区隧道路线方案 .................................................................................................. 13
4.2.1 隧道线路纵坡形式与平行导坑位置的选择 ....................................................... 13 4.2.2 隧道遇岩溶处理措施 ........................................................................................... 14
岩溶区公路设计重点
注意事项
(建议性文件,仅供参考)
编制:
2019年6月18日 西安
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